QM/MM výpočty a klasické molekulárně-dynamické simulace biomolekul
| Název práce v češtině: | QM/MM výpočty a klasické molekulárně-dynamické simulace biomolekul |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | QM/MM calculations and classical molecular dynamics simulations of biomolecules |
| Klíčová slova: | EF-Tu, GTP, ONIOM, hydrolýza, vlivy iontů |
| Klíčová slova anglicky: | EF-Tu, GTP, ONIOM, hydrolysis, ionic effects |
| Akademický rok vypsání: | 2011/2012 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | angličtina |
| Ústav: | Fyzikální ústav UK (32-FUUK) |
| Vedoucí / školitel: | RNDr. Ivan Barvík, Ph.D. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 29.09.2011 |
| Datum zadání: | 04.10.2011 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 15.12.2011 |
| Datum a čas obhajoby: | 27.05.2013 00:00 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 26.04.2013 |
| Datum odevzdání tištěné podoby: | 12.04.2013 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 27.05.2013 |
| Oponenti: | prof. Mgr. Lubomír Rulíšek, DSc. |
| Zásady pro vypracování |
| 1) Prostudovat určenou literaturu:
- struktura nukleových kyselin - struktura proteinů - struktura buněčných membrán a membránových receptorů - molekulárně-dynamické simulace biomolekul - QM-MM výpočty v oblasti biomolekul 2) Sepsat rešerši. 3) Osvojit si metodiku molekulárně-dynamických simulací; naprogramovat základní algoritmy pro jednoduché modelové systémy. 4) Prakticky zvládnout práci se softwarovými balíky GAUSSIAN, AMBER, NAMD, VMD, CHIMERA. 5) Provést molekulárně-dynamické simulace určeného modelového systému s explicitním zahrnutím vodní obálky do simulovaného systému. 6) Nasimulované trajektorie kvantitativně analyzovat. 7) Provést QM/MM výpočty určeného modelového systému. 8) Diskutovat získané výsledky z hlediska jejich využití při racionálním návrhu potenciálních chemoterapeutik. |
| Seznam odborné literatury |
| [1] W. Saenger Principles of nucleic acid structure Springer Berlin (1988)
[2] L. Skála Kvantová teorie molekul Univerzita Karlova Praha (1994) [3] http://amber.scripps.edu/ [4] W. D. Cornell, P. Cieplak, Ch. I. Bayly, I. R. Gould, K. M.Merz, Jr., D. M. Ferguson, D. C. Spellmeyer, T. Fox, J. W. Caldwell, and P. A. Kollman, A Second Generation Force Field for the Simulation of Proteins, Nucleic Acids, and Organic Molecules J. Am. Chem. Soc. 117 (1995) 5179-5197 [5] P. Jungwirth Klasická a kvantová molekulová dynamika Učební text [6] Modern Methods and Algorithms of Quantum Chemistry NIC-Serie Band 3 ISBN 3-00-005834-6, John von Neumann-Institut für Computing (2000) [7] Vybraný soubor původních prací |
| Předběžná náplň práce |
| Metodika molekulárně-dynamických simulací představuje účinný nástroj pro zkoumání struktury a dynamiky biomolekul - nukleových kyselin, proteinů, buněčných membrán. Počítačové simulace umožňují interpretovat jevy pozorované v experimentech na atomární úrovni a mohou být využity i k racionálnímu návrhu struktury potenciálních chemoterapeutik.
V rámci diplomové práce bude zkoumán dynamický vývoj modelového systému obklopeného vodní obálkou (~100.000 atomů) prostřednictvím klasických molekulárně-dynamických simulací. Posléze budou provedeny QMMM výpočty pro vybranou část simulovaného systému. Předpokládané znalosti: Kvantová mechanika na úrovni základních kursů, hlubší zájem o numerické zpracování složitých úloh na moderních počítačích, pasivní znalost angličtiny. |